[发明专利]基于倾角测量的结构段差异沉降监测方法

摘要

本发明提供了一种基于倾角测量的结构段差异沉降监测方法，由于将结构段的转角处均设置一个节点，在结构段的曲线边均设置至少一个除了位于该边两端点的节点，在结构段的转角处均设置一个测点，在结构段的曲线边均设置的测点的数量不少于节点的数量，每个测点处设置倾角传感器，倾角传感器能够测量该测点处相对于水平面在相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，根据每个测点测量的第一倾角和第二倾角基于预定反演算法得到结构段内任一点的沉降量，因此，本发明的基于倾角测量的结构段差异沉降监测方法不仅能够监测结构段上任意点的沉降量，测量结果精确度高，而且适用范围广。

主权项

1.一种基于倾角测量的结构段差异沉降监测方法，其特征在于，包括：步骤1，在结构段上设置多个节点，所述节点设置原则为：在所述结构段的每个角点处均设置一个节点，所述结构段的边为曲线时，该边至少设置一个除了位于该边两端点的节点；步骤2，在所述结构段上设置多个测点，在每个所述测点的位置安装倾角传感器，用于测量所有所述测点相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的第一倾角和第二倾角，所述测点设置原则为：在所述结构段的每个角点处均设置一个测点，所述结构段每条边上测点的数量不少于该边上节点的数量；步骤3，根据所有所述倾角传感器测量的第一倾角和第二倾角采用反演算法得到所述结构段上任意点的沉降值，反演算法的步骤包含：步骤3‑1，建立直角坐标系，直角坐标系的两个坐标轴分别与倾角传感器测量的相互垂直的两个方向相同，结构段上的坐标为(x,y)，则节点的坐标为(xi,yi),测点的坐标为(xak,yak),其中i、ak均为正整数，且ak≥i；步骤3‑2，建立自然坐标系，所述自然坐标系与有限单元方法中等参元中自然坐标系建立方法相同，将所述结构段在所述自然坐标系下映射为一个正方形单元，所述正方形单元的中心与所述的自然坐标系原点重合，正方形单元上的坐标为(ζ,η)，则结构段上节点的坐标映射为(ζi,ηi)，测点的坐标映射为(ζak,ηak)，其中i、ak均为正整数，且ak≥i；步骤3‑3，在所述自然坐标系下，建立与每个节点相对应的形函数Ni(ζ,η)，所述形函数Ni(ζ,η)的特点：对于每个节点处的形函数，在该节点处Ni(ζ,η)＝1，在其它节点处Ni(ζ,η)＝0；步骤3‑4，根据各节点的形函数、各节点的坐标基于预定规则得到所述直角坐标系下的坐标(x,y)与所述自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系，其中，映射关系通过以下步骤得到：步骤3‑4a，将结构段内任意点的横坐标用各节点的形函数和各节点的横坐标的函数表示，公式如下：将结构段内任意坐标的纵坐标用各节点的形函数和各节点的纵坐标的函数表示，公式如下：步骤3‑4b，直角坐标系下的坐标(x,y)与等参元上自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系如下：其中，x为任意点的横坐标，x_i为各节点的横坐标，y为任意点的纵坐标，y_i为各节点的纵坐标,由公式(1)(2)分别对ζ和η求偏导得到；步骤3‑5，基于预定规则建立任意点沉降值与各节点形函数和各节点处沉降值的函数；步骤3‑6，根据各测点上倾角传感器的测量的第一倾角和第二倾角、步骤3‑5中得到的函数、所述直角坐标系下的坐标(x,y)与所述自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系基于预定规则得到各节点处的沉降值；步骤3‑7，根据各节点处的沉降值、步骤3‑4中得到的映射关系基于步骤3‑5中得到的函数得到结构段内任意点的沉降值。